斯蒂芬·霍金和他的同事們在網上釋出了一篇關於黑洞的論文將近一個月後，物理學家們仍然無法就其意義達成一致。
一些人支援這篇預印本的觀點——它為解決被稱為黑洞資訊悖論的難題提供了一種有希望的方法，霍金在 40 多年前就提出了這個悖論。“我認為人們普遍感到興奮，我們有一種新的觀察事物的方式，可能會使我們擺脫僵局，”劍橋大學（位於馬薩諸塞州劍橋）的物理學家安德魯·斯特羅明格說，他是最新論文的合著者之一。
斯特羅明格於 1 月 18 日在英國劍橋大學舉行的一次擁擠的講座中介紹了這些結果，霍金就在那裡工作。
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另一些人則不太確定這種方法能夠解決這個悖論，儘管有些人說這項工作闡明瞭物理學中的各種問題。在 20 世紀 70 年代中期，霍金髮現黑洞並非真正的黑洞，實際上會發射一些輻射。根據量子物理學，粒子對必須從事件視界之外的量子漲落中出現——事件視界是黑洞的有去無回點。其中一些粒子逃脫了黑洞的引力，但帶走了一部分黑洞的質量，導致黑洞緩慢收縮並最終消失。
在 1976 年發表的一篇論文中，霍金指出，外流粒子——現在被稱為霍金輻射——將具有完全隨機的特性。因此，一旦黑洞消失，先前落入黑洞的任何東西所攜帶的資訊都將從宇宙中消失。但是，這個結果與物理定律相沖突，物理定律認為資訊與能量一樣是守恆的，從而產生了悖論。“那篇論文對理論物理學家造成的失眠之夜比歷史上任何論文都多，”斯特羅明格在他的演講中說。
斯特羅明格解釋說，錯誤在於忽略了空的空間攜帶資訊的可能性。在他們的論文中，他和霍金以及他們的第三位合著者馬爾科姆·佩裡（同樣來自劍橋大學）轉向軟粒子。這些是光子的低能量版本，是被稱為引力子的假設粒子和其他粒子。直到最近，這些粒子主要用於粒子物理學中的計算。但作者指出，黑洞所在的真空中不必沒有粒子——只需沒有能量——因此軟粒子以零能量狀態存在於那裡。
他們寫道，由此可見，任何落入黑洞的東西都會在這些粒子上留下印記。“如果你在一個真空中呼吸——或者對它做任何事情——你會激起大量的軟引力子，”斯特羅明格說。在這種擾動之後，黑洞周圍的真空發生了變化，資訊畢竟被保留了下來。
該論文繼續提出一種將資訊轉移到黑洞的機制——這必須發生才能解決悖論。作者透過計算如何在被稱為“黑洞毛髮”的事件視界的量子描述中編碼資料來實現這一點。
棘手的轉移
儘管如此，這項工作仍未完成。賓夕法尼亞州立大學帕克分校研究引力的阿拜·阿什特卡爾說，他發現作者將資訊轉移到黑洞的方式——他們稱之為“軟毛髮”——令人難以置信。作者承認，他們還不知道資訊隨後將如何轉移到霍金輻射，這是必要的進一步步驟。
羅德島州普羅維登斯布朗大學的理論物理學家史蒂文·艾弗裡懷疑這種方法是否能解決這個悖論，但對它擴充套件了軟粒子的意義感到興奮。他指出，斯特羅明格發現軟粒子揭示了已知自然力的微妙對稱性，“其中一些是我們知道的，還有一些是新的”。
其他物理學家對該方法解決資訊悖論的前景更為樂觀，包括德國法蘭克福高等研究院的薩賓·霍森費爾德。她說，關於軟毛髮的結果，以及她自己的一些工作，似乎解決了最近關於黑洞的爭議，即火牆問題。這是關於霍金輻射的形成是否會使事件視界成為一個非常熱的地方的問題。這將與阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論相矛盾，在廣義相對論中，觀察者在穿過視界時不會看到環境發生任何突然變化。
“如果真空具有不同的狀態，”霍森費爾德說，“那麼你可以將資訊轉移到輻射中，而無需在視界處放置任何型別的能量。因此，沒有火牆。”
本文經許可轉載，並於2016年1月27日首次發表。